专利名称：束方向传感器的制作方法
束方向传感器
背景技术：
已知测量光束的多种特性的小型光传感器。例如，光电二极管可以通过将入射光转换成取决于入射光的强度而具有电压或电流的信号来测量入射光束的强度。光电二极管和类似的传感器也可以与光学滤光器或分离器一起使用以分离和测量光束的偏振和光谱分量。导模谐振(GMR)滤光器例如已用在探测特定频率的光的传感器中。小型GMR滤光器的一个配置包括可以在集成电路芯片上制造的波导层和光栅层。光栅层通常反射入射光束的部分、透射入射光束的部分以及分散入射光束的部分。分散的部分进入波导层，但通过与光栅层的进一步相互作用，波导中的光可以分散出去并且与透射的部分和/或反射的部分相干涉。GMR滤光器一般被设计成具有“谐振”，使得具有谐振频率的入射光以高效率耦合到波导结构中，导致光的分散部分破坏性地与反射的部分和/或透射的部分相干涉，从而在谐振频率周围显著改变结构的总透射/反射特性。例如，当孔真正存在时，在被图案化之前将主要透射光的光栅层在谐振频率周围高反射。然而，处于非谐振频率的入射光并不明显耦合到波导中，而是继续透射通过光栅。因此，谐振光栅可以用作光学滤光器。还已知测量束的相对特点的小型光传感器。例如，光电二极管阵列或其它光传感器可以仅通过确定阵列中的哪个或哪些传感器探测来自束的光来测量光束相对于传感器阵列的位置。这种测量在对准系统中有用。具体来说，如果探测光束的传感器远离传感器阵列上的目标位置，则对准系统可以提供关于光束的对准的警告，或者可以主动地偏移光源或传感器阵列以改善对准。入射角传感器也可以用于对准系统中，但用于测量光束的入射角的典型解决方案需要诸如立方体角反射器之类的不易被小型化至集成电路尺寸的光学元件。


图1示出根据本发明实施例的能够检测已知波长的光束是否以目标角度入射的有向传感器的截面图。图2示出根据本发明实施例的使用图1所示类型的有向传感器作为传感器阵列中的单元的方向传感器的布局。图3示出根据本发明实施例的使用包含一维光栅的有向传感器的角传感器的布局。图4示出根据本发明实施例的使用包含一维光栅的有向传感器的方向传感器的布局。相同附图标记在不同图中的使用表示相似或相同的项。
具体实施例方式根据本发明的方面，传感器单元的阵列中的GMR滤光器可以针对不同的入射方向被调整，使得如果光以GMR滤光器被调整至的各个方向入射，则GMR滤光器从入射光提取规定频率的光。(如这里所使用的，术语“光”并不限于可见光，而是应当在广义上来解释以包括这里所述的传感器可以探测的任意频率的电磁辐射)。这可以例如通过改变光栅空间周期Λ来做到，光栅空间周期Λ通过如下公式与谐振波长λ和入射角θ相关
权利要求
1.一种方向传感器，包括分别与多个不同方向相对应的多个传感器单元，其中所述传感器单元中的每个包括光传感器；和光栅，在入射光具有第一波长并且以与所述传感器单元相对应的方向入射在所述光栅上时将所述入射光耦合到所述光传感器中。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器单元中的每个进一步包括波导，所述光栅将分散的光引导至所述波导，其中所述光栅和所述波导一起充当导模谐振滤光器。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器单元布置成阵列并且为集成电路芯片的部分。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中所述多个不同角包括围绕不同轴的旋转角。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中在所述传感器单元中的每个中，所述光栅提供到所述光传感器中的谐振耦合。
6.根据权利要求5所述的传感器，其中所述传感器单元的谐振耦合的各个宽度不同。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器单元的所述光栅具有不同的一维图案。
8.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器单元的所述光栅具有不同的二维图案。
9.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器单元中的每个光传感器包括光电二极管。
10.根据权利要求1所述的传感器，进一步包括支架，所述传感器单元附接到所述支架，其中所述支架能够使所述传感器单元作为一整体而倾斜。
11.根据权利要求10所述的传感器，其中所述支架针对所述传感器单元的旋转具有两个旋转自由度。
12.根据权利要求1所述的传感器，进一步包括被耦合以从所述传感器单元接收各个检测信号的外围电路，其中所述外围电路产生指示入射到所述传感器单元上的束的所测量方向的测量信号。
13.根据权利要求1所述的传感器，其中来自所述外围电路的测量信号指示与产生最强的检测信号的所述传感器单元相对应的方向。
14.根据权利要求1所述的传感器，其中所述外围电路在如下过程中使用所述检测信号在与所述传感器单元相对应的方向之间进行插值，从而确定所测量的方向。
全文摘要
一种方向传感器(200)，包括分别与不同方向相对应的传感器单元(215)。所述传感器单元(215)中的每个包括光传感器(130，140)；和光栅(120)，在入射光具有特定波长并且沿与所述传感器单元(215)相对应的方向入射在所述光栅(120)上时将所述入射光耦合到所述光传感器(130，140)中。
文档编号G01B11/26GK102472618SQ200980160709
公开日2012年5月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者乔安娜·杜利加尔, 戴维·A·法塔勒, 拉杜·约尼乔尤, 雷蒙德·G·博索雷 申请人:惠普开发有限公司